新聞動(dòng)態(tài)
1.目的
本規(guī)范規(guī)定了PCBA檢測的主要技術(shù)手段和組合檢測方案。
2.適用范圍
本規(guī)范適用于PCBA工藝檢測方案的指導(dǎo)。
3.適用人員
本規(guī)范適用于負(fù)責(zé)PCBA檢測方案整體規(guī)劃的工藝人員。
4.參考文件
4.1在線測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展 鮮飛 《電子與封裝》(2006年第6期)。
4.2SMT測試技術(shù) 鮮飛 《電子與封裝》(2003年第3期)。
5.名詞/術(shù)語
5.1SPI：SolderPastingInspection的簡稱，即焊膏涂敷檢測。
5.2AOI：AutomatedOpticalInspection的簡稱，即自動(dòng)光學(xué)檢查。
5.3AXI：AutomaticX-rayInspection的簡稱，俗稱X-ray，即自動(dòng)X射線檢查。
5.4ICT：In—Circuit—Tester的簡稱，即自動(dòng)在線檢測儀。
5.5FP：FlyingProbe的簡稱，即飛針檢測。
5.6FT：Functional Tester的簡稱，即功能檢測。
5.7比對(duì)卡：一種檢查PCB插件或焊接結(jié)束后缺件、錯(cuò)件、極性相反等組裝缺陷的簡易工裝，在薄片狀防靜電材料上對(duì)應(yīng)于PCB通孔插裝器件的位置打上相應(yīng)形狀的孔，將其放在插裝完成的PCB板上便可以簡易地目測插裝器件的正確與否。
6.PCBA檢測技術(shù)與檢測工藝
6.1.PCBA檢測工藝流程
注：各種檢測方法對(duì)應(yīng)的檢測設(shè)備及安裝布局一般分為在線(串聯(lián)在流水線中)和離線(獨(dú)立于流水線外)兩種。在以下條件前提下應(yīng)優(yōu)先采用在線檢測工藝布局以提高檢測效率和流水線作業(yè)效率：
6.1資金條件允許。
6.2檢測要求較高(如裝配密度較高、PCB上含有細(xì)間距元器件、BGA封裝器件、flip-chip(倒裝芯片)封裝器件等)。
6.3大批量生產(chǎn)。
6.2檢測技術(shù)∕工藝概述
適用于PCBA產(chǎn)品的檢測技術(shù)主要可以分為：焊膏涂敷檢測SPI、自動(dòng)光學(xué)檢查AOI、自動(dòng)X光檢測AXI、在線檢測ICT、飛針檢測FP，以及功能檢測FT等。
6.2.1.自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)
6.2.1.1.檢測原理：AOI檢測儀自動(dòng)檢測時(shí)，機(jī)器通過攝像頭自動(dòng)掃描PCB，采集圖像，檢測的焊點(diǎn)與數(shù)據(jù)庫中的合格的參數(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)過圖像處理，檢查出PCB上缺陷，并通過顯示器或自動(dòng)標(biāo)志把缺陷顯示/標(biāo)示出來，供維修人員修整;
6.2.1.2.檢測的功能與特點(diǎn)：
1)自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)運(yùn)用高速高精度視覺處理技術(shù)自動(dòng)檢測PCB板上各種不同貼裝錯(cuò)誤及焊接缺陷。PCB板的范圍可從細(xì)間距高密度板到低密度大尺寸板，并可提供在線檢測方案，以提高生產(chǎn)效率及焊接質(zhì)量;
2)通過使用AOI作為減少缺陷的工具，在裝配工藝過程的早期查找和消除錯(cuò)誤，以實(shí)現(xiàn)良好的過程控制。早期發(fā)現(xiàn)缺陷將避免將不合格產(chǎn)品送到隨后的裝配階段，AOI將減少修理成本，避免報(bào)廢不可修理的PCB。
6.2.1.3.AOI檢查內(nèi)容：
1)檢查頂面回流焊接元件;
2)檢查波峰焊接前通孔元件;
3)檢查波峰焊接之后的通孔及SMD/SMC;
4)檢查壓入配合之前的連接器引腳;
5)檢查壓入配合之后的連接器引腳。
6.2.1.4.檢測監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)置。AOI可應(yīng)用于生產(chǎn)線上的多個(gè)檢測點(diǎn)，但有三個(gè)檢測點(diǎn)是主要的，即焊膏印刷之后、回流焊前、回流焊后：
1)焊膏印刷之后。如果焊膏印刷過程滿足要求，由印刷缺陷引起的焊接缺陷將大幅度減少。典型的印刷缺陷包括以下幾點(diǎn)：
焊盤上焊膏不足;焊盤上焊膏過多;焊膏對(duì)焊盤的重合不良;焊盤之間的焊錫橋。
此檢測點(diǎn)的檢查最直接地支持過程跟蹤。這個(gè)階段的定量過程控制數(shù)據(jù)包括印刷偏移和焊錫量信息及有關(guān)印刷焊膏的定性信息;
2)回流焊前。此檢測點(diǎn)的檢查是在元件貼裝完成后和PCB送入回流爐之前完成的。這是一個(gè)典型的檢測點(diǎn)，可發(fā)現(xiàn)來自焊膏印刷以及機(jī)器貼放的大多數(shù)缺陷。在這個(gè)位置產(chǎn)生的定量的過程控制信息，提供高速片機(jī)和細(xì)間距元件貼裝設(shè)備校準(zhǔn)的信息。
這個(gè)信息可用來修改元件貼放數(shù)據(jù)或表明貼片機(jī)需要校準(zhǔn)。這個(gè)檢測點(diǎn)的檢查滿足過程跟蹤的目標(biāo)。
3)回流焊后。此檢測點(diǎn)在SMT工藝過程的最后步驟進(jìn)行檢查，是AOI最主要的檢測點(diǎn)，可發(fā)現(xiàn)全部的裝配錯(cuò)誤?；亓骱负髾z查可提供高度的安全性，可識(shí)別由焊膏印刷、元件貼裝和回流過程引起的錯(cuò)誤。
雖然各個(gè)檢測點(diǎn)可檢測不同特點(diǎn)的缺陷，但AOI檢查設(shè)備應(yīng)放到一個(gè)可以盡早識(shí)別和改正最多缺陷的檢測位置。
6.2.2.在線檢測(ICT)
6.2.2.1.檢測原理。ICT檢測主要是檢測探針接觸PCB編排出來的檢測點(diǎn)來檢測PCBA的線路開路、短路、所有元器件的焊接情況。并能準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)PCBA的故障位置(對(duì)組件的焊接檢測有較高的識(shí)別能力)。
6.2.2.2.檢測的功能與特點(diǎn)：
1)能夠在短短的數(shù)秒鐘內(nèi)，全檢出組裝電路板上的元器件：電阻、電容、電感、電晶體、FET(場效應(yīng)管)、LED(發(fā)光二極管)、普通二極管、穩(wěn)壓二極管、光藕、IC等，是否符合設(shè)計(jì)要求;
2)能夠先期找出制程不良所在，如線路短路、斷路、組件漏件、反向、錯(cuò)件、空焊等問題，回饋到制程的改善;
3)能夠通過打印機(jī)將上述檢測到的故障或錯(cuò)誤信息打印輸出，這些信息主要包括故障位置、零件標(biāo)準(zhǔn)值、檢測值，以供維修人員參考。可以有效降低人員對(duì)產(chǎn)品技術(shù)依賴度，不需對(duì)產(chǎn)品線路了解，同樣有維修能力;
4)能夠檢測缺陷信息并統(tǒng)計(jì)輸出，生產(chǎn)管理人員加以分析，便可以找出各種不良的產(chǎn)生原因，包括人為的因素在內(nèi)，使之逐個(gè)解決、完善、指正，從而提升PCBA制造能力。
6.2.3.飛針檢測(FP)
6.2.3.1檢測原理：
1)飛針檢測的開路檢測原理和ICT的檢測原理是相同的，通過兩根探針同時(shí)接觸網(wǎng)絡(luò)的端點(diǎn)進(jìn)行通電，所獲得的電阻與設(shè)定的開路電阻比較，從而判斷開路與否。但短路檢測原理與ICT的檢測原理是不同的;
2)由于檢測探針有限(通常為40032根探針)，同時(shí)接觸板面的點(diǎn)數(shù)非常小(相應(yīng)40032點(diǎn))，若采用電阻測量法，測量所有網(wǎng)絡(luò)間的電阻值，那么對(duì)具有N個(gè)網(wǎng)絡(luò)的PCB而言，就要進(jìn)行N2/2次檢測，加上探針移動(dòng)速度有限，一般為10點(diǎn)/秒～50點(diǎn)/秒，故飛針檢測的效率相對(duì)比較低。
6.2.3.2檢測的功能與特點(diǎn)：
1)檢測密度高，最小間距可達(dá)0.05mm甚至更小;
2)無夾具成本;
3)檢測針容易損壞;
4)檢測速度慢;
5)耐壓無法檢測,高層次高密度板檢測有較大風(fēng)險(xiǎn)。
6.2.3.3飛針檢測可以通過消除傳統(tǒng)檢測夾具方法的需要，減少生產(chǎn)裝配到達(dá)市場的時(shí)間。通過取消夾具，飛針檢測儀消除了夾具硬件與軟件開發(fā)的高成本。飛針檢測對(duì)于原型裝配的檢測和減少從小批量到大批量的時(shí)間，是一個(gè)非常好的方法。
6.2.4自動(dòng)X射線檢查(AXI)
6.2.4.1檢測原理：當(dāng)PCBA沿導(dǎo)軌進(jìn)入機(jī)器內(nèi)部后，位于線路板上方有一X射線發(fā)射管，其發(fā)射的X射線穿過線路板后被置于下方的探測器(一般為攝像機(jī))接受，由于焊點(diǎn)中含有可以大量吸收X射線的鉛，因此與穿過玻璃纖維、銅、硅等其它材料的X射線相比，照射在焊點(diǎn)上的X射線被大量吸收，而呈黑點(diǎn)產(chǎn)生良好圖像，使得對(duì)焊點(diǎn)的分析變得相當(dāng)直觀，故簡單的圖像分析算法便可自動(dòng)且可靠地檢驗(yàn)焊點(diǎn)缺陷;
6.2.4.2檢測的功能與特點(diǎn)：
1)AXI技術(shù)的3D檢驗(yàn)法可對(duì)線路板兩面的焊點(diǎn)獨(dú)立成像;
2)3DX射線技術(shù)除了可以檢驗(yàn)雙面貼裝線路板外，還可對(duì)那些不可見焊點(diǎn)如BGA等進(jìn)行多層圖像“切片”檢測，即對(duì)BGA焊接連接處的頂部、中部和底部進(jìn)行徹底檢驗(yàn);同時(shí)利用此方法還可測通孔焊點(diǎn)，檢查通孔中焊料是否充實(shí)，從而極大地保證了焊點(diǎn)連接質(zhì)量;
3)AXI技術(shù)是相對(duì)比較成熟的檢測技術(shù)，其對(duì)工藝缺陷的覆蓋率很高，通常達(dá)97%以上;而工藝缺陷一般要占總?cè)毕莸?0%～90%，并可對(duì)不可見焊點(diǎn)進(jìn)行檢查;
4)AXI技術(shù)不能檢測電路電氣性能方面的缺陷和故障。
6.2.5功能檢測(FT)
6.2.5.1功能檢測可以檢測整個(gè)系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，它將線路板上的被測單元作為一個(gè)功能體，對(duì)其提供輸人信號(hào)，按照功能體的設(shè)計(jì)要求檢測輸出信號(hào)。這種檢測是為了確保線路板能否按照設(shè)計(jì)要求正常工作。所以功能檢測最簡單的方法，是將組裝好的專用線路板連接到該設(shè)備的適當(dāng)電路上，然后加電壓，如果設(shè)備正常工作，就表明線路板合格。這種方法簡單、投資少，但不能自動(dòng)診斷故障。
6.2.6焊膏涂敷檢測(SPI)
6.2.6.1焊膏涂敷檢測(SPI)，用于檢測焊膏印刷質(zhì)量，通常的檢測設(shè)備為2D/3D焊膏涂敷檢測儀(因3D焊膏涂敷檢測儀在實(shí)際運(yùn)用中比2D焊膏檢測儀獲取的檢測信息更全面、控制更有效，故在條件許可的前提下，通常優(yōu)先選用3D焊膏涂敷檢測儀)。
6.2.7其它檢測方法
6.2.7.1在檢測工藝過程中，對(duì)產(chǎn)品制程和產(chǎn)品質(zhì)量不產(chǎn)生負(fù)面影響的前提下，允許使用其它非常規(guī)檢測方法;
6.3.組合檢測工藝方案
6.3.1.1每種檢測技術(shù)都有各自的長處和短處。選擇合適的組合檢測方案是對(duì)時(shí)間-市場，時(shí)間-產(chǎn)量以及時(shí)間-利潤等諸多因素的綜合考慮，在產(chǎn)品的不同生產(chǎn)周期要求有不同的檢測工藝方案;
6.3.1.2PCBA生產(chǎn)可大致分為三個(gè)周期：新產(chǎn)品原型制造、試生產(chǎn)、批量生產(chǎn)，這三個(gè)周期的檢測工藝方案應(yīng)分別制定;
6.3.2.新產(chǎn)品原型制造
新產(chǎn)品原型的檢測一般結(jié)合工藝參數(shù)調(diào)整、時(shí)間性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性進(jìn)行規(guī)劃，其組合的檢測方法如圖6-2所示(檢測方法中應(yīng)優(yōu)先采用前者)：
6.3.2.1焊膏涂覆檢查(SPI)：利用2D/3D焊膏檢測儀(優(yōu)先采用3D焊膏檢測儀)對(duì)全部或關(guān)鍵焊膏涂覆點(diǎn)(如細(xì)間距、超細(xì)間距器件)進(jìn)行檢測，并提取、記錄焊膏參數(shù)值。原型制造階段，在時(shí)間短促的情況下允許使用目檢代替SPI檢測設(shè)備檢測。
6.3.2.2飛針檢測(FP)：原型產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量有限，時(shí)間要求緊，而飛針式在線檢測儀不用制作針床、夾具，省去了這個(gè)環(huán)節(jié)的工作和時(shí)間，可直接從CAD系統(tǒng)接受PCB設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成相應(yīng)的檢測程序，最適宜進(jìn)行組裝焊接后檢查工作。
6.3.2.3功能檢測(FT)：功能檢測主要是驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)并加以調(diào)試，可以發(fā)現(xiàn)元器件失效、電原理設(shè)計(jì)合理性等問題。
對(duì)于有BGA、flip-chip(倒裝芯片)封裝器件產(chǎn)品的原型生產(chǎn)，應(yīng)在能力允許條件下在飛針檢測前再利用X光檢測儀對(duì)該類型器件的焊點(diǎn)或關(guān)鍵焊點(diǎn)進(jìn)行檢測，以保證焊點(diǎn)內(nèi)在質(zhì)量。
6.3.3.試生產(chǎn)
試生產(chǎn)的主要目的是驗(yàn)證工藝參數(shù)穩(wěn)定性，原型產(chǎn)品生產(chǎn)的檢測完全適用于試生產(chǎn)階段?；緳z測手段如圖6-3(檢測方法中，在編程時(shí)間充裕的條件下應(yīng)優(yōu)先采用后者)：
6.3.4.批量生產(chǎn)
批量生產(chǎn)可分為大、中、小三類，在數(shù)量概念上沒有確切的規(guī)定。此三種類型生產(chǎn)相匹配的檢測策略如圖6-4所示(檢測方法中應(yīng)優(yōu)先采用前者)：
6.3.4.1.大批量生產(chǎn)
1)大批量的生產(chǎn)是最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)模式，在完成組裝生產(chǎn)所有準(zhǔn)備條件后，應(yīng)當(dāng)用較高級(jí)的自動(dòng)檢測設(shè)備代替人工檢測工作，保證產(chǎn)品組裝質(zhì)量受到嚴(yán)格監(jiān)測，提高生產(chǎn)線和檢測效率，增加投資回報(bào)率。若沒有類似BGA、flip-chip(倒裝芯片)封裝器件組裝的產(chǎn)品生產(chǎn)，AOI可以取代X光檢測降低生產(chǎn)及檢測成本;
2)對(duì)于組裝產(chǎn)品工藝要求焊膏印刷質(zhì)量嚴(yán)格控制情況下，還應(yīng)在X光自動(dòng)檢測前面設(shè)置3D焊膏涂敷檢測儀，對(duì)每塊PCB焊膏印刷情況進(jìn)行檢查，以保證絲印機(jī)印刷效果的一致性，保障印刷工藝參數(shù)隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。
6.3.4.2.中、小批量生產(chǎn)：中、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短，檢測方案從可靠性、可信度、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，針對(duì)一般元器件組裝產(chǎn)品和特殊封裝器件組裝產(chǎn)品兩大類分別進(jìn)行考慮，通常含有特殊封裝器件的產(chǎn)品應(yīng)優(yōu)先采用較高級(jí)別的檢測方法，如AXI等。此兩類器件的分類如下;
1)一般元器件組裝產(chǎn)品：最復(fù)雜器件為細(xì)間距、超細(xì)間距QFP(四側(cè)引腳扁平封裝器件)等;
2)特殊封裝器件組裝產(chǎn)品：包括BGA、flip-chip(倒裝芯片)等表面看不到焊點(diǎn)或平均焊點(diǎn)密度很高，無檢測電路存在。
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